平煤五矿己四采区瓦斯抽放设计说明

平煤五矿己四采区瓦斯抽放设计
摘要：对突出矿井而言，煤矿生产过程中的最大安全隐患是瓦斯事故。

由于瓦斯事故的危害极大，消除瓦斯事故隐患需要花费较多的时间和费用，而瓦斯灾害事故的威胁也极大限制了煤矿生产规模，生产效率和经济效率的提高。

瓦斯灾害的有效控制是保证我国煤炭工业可持续发展的一个关键性问题。

平煤五矿己四采区煤层瓦斯抽放设计采用上下顺槽打顺层平行钻孔预抽、高位钻孔抽放和采空区埋管抽放、上隅角抽放相结合的瓦斯抽放方法，它能确保采掘工作在低瓦斯含量条件下采掘，给采掘工作创造安全环境。

根据平煤五矿己四采区的各项资料研究瓦斯抽放设计的合理组合方式，工艺参数，抽放效果评价技术等是非常有必要的，能够为矿井瓦斯抽放的科学管理，生产计划的科学编制以及计划的严格实施提供必要的科学依据，也是确保安全生产，提高工作效率和生产效益的有效手段。

关键词：瓦斯抽放；平行钻孔；高位钻孔
Minmetals had four mining area Pingdingshan Gas Drainage
Design
Abstract：Of the gas mine, the coal production process is the biggest security risk of gas accidents. Great harm because gas accidents and eliminate hidden perils of gas takes more time and cost, and the threat of gas disasters have also greatly limits the scale of coal production, productivity and economic efficiency. Effective control of gas disaster is to ensure sustainable development of China's coal industry is a key issue.
Pingmei Minmetals had four mining area in gas tank design uses a play up and down along the bedding parallel to nonpallel boring, and high level borehole in gob drainage pipe, drainage in the upper corner of a combination of gas drainage method , he can ensure that the excavation work under the conditions of low gas content of the work, to create a safe working environment for mining, pumping gas costs are relatively low.
According to Minmetals had four mining areas Pingmei all the information of the rational design of combination of gas drainage, process parameters, such as drainage effect evaluation technology is necessary, be able to mine gas drainage and scientific management, production planning the scientific establishment and strict implementation of plans to provide the necessary scientific basis, but also ensure safety in production, improve efficiency and effective means of production efficiency.
Keywords：gas drainage；nonpallel boring；high level borehole
目录
1 绪论 (1)
1.1 概述 (1)
1.2 设计的指导思想 (2)
1.3 抽采效果预计 (2)
2 矿井概况 (3)
2.1 井田概况 (3)
2.2 井田地质特征 (5)
3 矿井瓦斯赋存 (17)
3.1 煤层瓦斯基本参数 (17)
3.2 采区瓦斯储量 (17)
4 瓦斯抽放的必要性和可行性论证 (21)
4.1 瓦斯抽放的必要性 (21)
4.2 瓦斯抽放的可行性 (27)
5 抽放方法 (28)
5.1 规定 (28)
5.2 采区瓦斯来源分析 (28)
5.3 抽放方法选择 (29)
5.4 钻孔及钻场布置及封孔方法 (30)
6 瓦斯抽放管路系统及设备选型 (35)
6.1 抽放管路选型及阻力计算 (35)
6.2 瓦斯抽放泵选型 (43)
6.3 辅助设备 (49)
7 安全技术措施 (50)
7.1 抽放系统及井下移动抽放瓦斯泵站安全措施 (50)
7.2 地面抽放瓦斯站安全措施 (50)
8 致 (52)
参考文献 (53)
1 绪论
1.1 概述
五矿位于矿区西部，是平煤天安煤业股份所属大型矿井之一，行政区划分属市和宝丰县管辖。

地表围为龙山至擂鼓台的低山丘地带，地势中间高，南北低，最高点为擂鼓台，标高+505.6m，其次为龙山，标高+464.3m，南坡陡，北坡缓，呈单面山形，为本区地表分水岭。

矿区又连接京广、焦枝两大干线的孟——宝支线、矿区铁路专用线；以市为枢纽与周边县市相通形成公路交通网，交通十分便利，使得煤炭外运便捷。

五矿由原矿务局1956年报煤炭工业局立项，经煤炭工业部批准建设，1956年10月开工建设。

1958年12月建成投产，设计生产能力1.20Mt/a。

矿井现有可采储量按核定能力1.65Mt/a剩余服务年限为12年，原设计年生产能力1.20Mt/a，服务年限为64年，1996年经集团公司同意，将六矿己组煤层划归五矿开采增加了五矿可采储量。

1968年12月投产截止2010年末已生产52年，剩余服务年限符合设计要求及相关规定，三水平-800～-1000m未计算的己组煤煤炭储量将矿井剩余服务年限又延长了，矿井的煤炭资源有可靠的保障。

至2010年12月31日矿井保有资源储量108.6Mt，工业储量88.3Mt，可采储量39.1Mt。

五矿水文地质条件复杂。

己组煤含水层为己组顶板砂岩和地板L
2
含水层，
间接冲水层L
7灰岩和寒武系白云质灰岩含水层。

庚组煤含水层为L
2
、L
7
灰岩含
水层，间接充水含水层为寒武系白云质灰岩含水层。

主要隔水层为己组地板10m左右的粉细砂岩，砂质泥岩隔水层，和L
2～ L
5
间砂泥岩段隔水层，及庚组煤层底板L
7
白云质灰岩含水层间的泥岩，砂质泥岩隔水层。

地表无大的水源，只有多条季节性冲沟，矿井总的正常涌水量为928m3/h。

矿井水文条件类型为Ⅲ类。

瓦斯：属突出矿井，己组煤层是突出煤层，瓦斯含量随深度增加而增加；
煤层属低瓦斯煤层。

己组煤层瓦斯压力：-310m水平0.78MPa，-437m水平庚
20
1.85MPa；-650水平
2.7MPa；瓦斯压力梯度为0.0057MPa/m。

己组煤的绝对瓦斯涌出量为12.4～29.1m3/min，相对瓦斯涌出量为9.2～1
3.1m3/t。

煤煤尘爆炸性指数为27.75%，煤尘：己15煤爆炸性指数为30.18%，己
16-17
煤没尘爆炸性指数为32～35%。

庚
20
煤自燃期2～3个月。

自燃：己组煤自燃发火期为3～6个月，庚
20
地温：己组煤在-44m以上岩温为1.3～1.5℃以上，-400～-800m为二级热害区，低温梯度3.07℃/百米。

在-800m以下将达到50℃。

庚
煤层前部开采
20
时温度为27℃左右。

1.2 设计的指导思想
结合平煤五矿的开采技术条件，依靠科技进步，树立“瓦斯事故可以预防和避免”、“瓦斯是自愿和洁净能源”的意识，贯彻“安全第一、预防为主”和瓦斯治理“先抽后采、监测监控、以风定产”的方针，加强瓦斯治理与利用的工作，努力建设本质安全矿井。

1.3 抽采效果预计
1.3.1 瓦斯抽采率
根据上述瓦斯参数，结合矿区实际抽采效果和我国瓦斯抽采技术的发展以及国家发改委文件（发改能源[2005]1137号文）的要求，确定本矿的瓦斯抽采率为50%。

1.3.2 矿井瓦斯抽采量
矿井瓦斯抽采量包括综采工作面、掘进工作面、采空区、老空区等地点瓦斯抽采量。

2 矿井概况
2.1 井田概况
2.1.1 交通位置
天安煤业股份五矿（简称平煤五矿）位于市以西10km，在矿区的西部，东部与一矿、四矿为邻，西与十一矿为邻，北和六矿为邻。

行政区划分属市郊区和宝丰县管辖。

连接京广、焦枝两大干线的孟（庙）～宝（丰）支线和矿区铁路专用线与矿井工业广场铁路接轨，铁路运输已形成。

公路以市为枢纽与周边县市相通，交通十分便利。

2.1.2 地形地貌
五矿己组煤深部区地表为龙山至擂鼓台的低山丘陵地带，地势中间高，南北低，最高点为擂鼓台，标高+505.6m，其次为龙山，标高+464.3m，南坡陡，北坡缓，呈单面山形，为本区地表分水岭。

地面建筑有六矿北山进风井、回风井、五矿北山进风井以及山庄、马沟、户口、周家等18个村庄。

由于受开采影响，地表将会出现不同程度下沉。

2.1.3 地表水
井田围无天然河流和水库，区山间冲沟发育，有季节性溪水注入沙河、汝河，地表排泄条件良好。

2.1.4 气象及地震
本区属暖温带半干旱季风气候。

根据气象站的资料，历年来最大降雨量1322.6mm，最小降雨量373.9mm，平均降雨量732.8mm，雨季一般集中在6～9月份。

历年最大蒸发量2825mm，最小蒸发量1490.5mm，年平均蒸发量1880.4m，蒸发量大于降雨量。

历年最高气温42.6℃，最低气温-18.8℃，平均气温14.9℃.
风向随季节而变，夏季多为东南风和南风，秋、冬季多为西风和西北风。

冰冻期一般为11月到次年3月，最大冻土层深度220mm，最大积雪厚度160m 最长冰冻期为170天。

本区地震基本烈度为Ⅵ度。

图2-1 交通位置图
2.1.5 自然和生态环境概况
自然和生态环境受地形地貌所控制。

丘陵地区荒坡和植被面积大，耕地面积小。

表土为残坡积物，厚度小，土质差，种植玉米，大豆、红薯等。

植被以槐树为主，其次有粟树、果树等。

山涧河谷平原全部为耕地，表土厚，土质好，粮食作物以小麦为主，其次有玉米，大豆、红薯。

经济作物以烟叶为主。

2.1.6 矿井煤炭生产及规划概况
平煤五矿58年投产，设计生产能力1.2Mt/a，1984年达到设计产量，2004年产煤1.43Mt，己四采区投产后,煤炭产量将达2.0Mt/a。

2.1.7 现有水源、电源
1、水源
矿井工业广场建有水厂，供水能力为15000m3/d，能满足井上下所有系统的供水需求。

2、电源
工业广场6kV电源引自庄降压站，用双回路LGJ-2×185mm2导线联接，每趟导线长1.7km，矿井装机容量为20000kW。

北翼己组煤开采6kW电源来自六矿北风井35kW降压站，六矿北风井电源引自庄降压站，用双回路LGJ-95导线联接，六矿北风井降压站有两台8000kVA
变压器（35/6.3）、9台高压开关柜。

2.2 井田地质特征
2.2.1 地质构造
煤田位于华北平原西南部边缘，伏牛山以北，箕山以南。

本煤田处于豫西断隆、华北断拗和北岭褶皱带的交接部位。

先后受到中岳期、怀远期、加里东期、印支期、燕山期和喜马拉雅山期六次构造运动的影响。

矿区突出的地质特征为断块隆起，四周凹陷。

区主体构造为一宽缓的复式向斜，即以口向斜和灵武山向斜为主，其间为尖山背斜的一系列北西方向的褶皱。

口向斜为东南端收敛、西北端呈扇形展开的宽缓褶曲，向北西方向倾伏。

区断层主要是一组平行褶曲轴向的正断层及逆断层。

如七里店断层、白石沟逆断层、任店断层、锅底山正断层和九里山断层。

五矿己四采区位于口向斜的西南翼，锅底山断层以北。

口向斜西南翼为一平缓单斜构造，走向280°～295°，倾向北东，地层倾角5°～17°，平均10°。

锅底山断层位于口向斜西南翼的西南部，是控制该区的主要地质构造，47勘探线以东走向312°，以西折转为350°，倾向西南，东北盘抬升，西南盘下降，为落差40～280m的高角度正断层。

五矿己四采区位于锅底山断层的东北盘，从现有资料分析，采区上部构造复杂，发育有F5正断层、山庄复式褶皱和诸庙背斜，中下部也发育有多条断层。

（一）褶皱
1、诸庙背斜轴部位于46-18孔、45′-23孔、45′-7孔一线，向北倾伏，轴向350°，南部北部宽缓。

己四采区位于诸庙背斜西翼，该背斜在己四采区表现不明显，构造幅度较小，为宽缓褶皱。

2、山庄复式褶皱：该褶皱为连续性背向斜组合构造，共3个背斜，两个向斜，从北向南分别为山庄一号背斜、山庄二号背斜、山庄三号背斜。

山庄一号背斜向西倾伏，轴向过46′-28孔，方位295°，轴部延伸800m左右，山庄二号背斜位于山庄以南，轴向过46′-23孔，方位273°，轴部延伸400m左右，山庄三号背斜轴向过46′-7孔，方位40°，轴部延伸240m。

（二）断层
锅底山正断层：锅底山断层为五矿己四采区南部及西部边界断层，是控制该地区的主要地质构造，47勘探线以东走向312°，47勘探线以西走向350°，倾向西南，东北盘抬升，西南盘下降，落差40～280m，倾角40°～65°，为一高落差正断层，五矿己四采区正处于该断层抬升的东北盘。

断层与以前提供的地质资料相比有了变化，原资料通过三维地震勘探，F
5
中的F8断层没有出现，另外又发现了不少断层，这些断层影响采面的布置。

己四采区构造复杂程度属较复杂类型。

见表2-1。

表2-1 采区断层特征表
断层名称性质走向倾向倾角（°）落差（m）延展长度锅底山断层正断层北西南西40～65°40～280 2000m F4 正断层南北西45°～50°0～4.5 700m F5 正断层北西北东70°～75°0～25 640m DF1 正断层北东北西48°0～35 400m DF2 正断层北北东西45°0～15 430 DF3 正断层北西北东65°0～25 330 DF4 逆断层南北西55°0～21 350 DF5 正断层北东北西65°0～25 300 DF6 逆断层东西北50°0～20 400 DF7 正断层北东北西69°0～32 500 DF8 正断层北东北西49°0～30 350 DF9 正断层北西西北63°0～70 1100 DF10 正断层北西南西55°0～35 470
2.2.2 地层
己四采区地层从老到新为：寒武系固山组、上石炭组、二叠系组、下石盒子组、上石盒子组、石千峰组、砂岩、第四系黄土坡沙砾石，其中组、下石盒子组、上石盒子组为含煤地层，含煤21～56层，厚度68.55～85.92m,其中可
采煤层七层,分别为庚
20、己
16-17
、己
15
、戊
9-10
、戊
8
、丁
5-6
、丙
3。

（一）石炭系上统组
本组为含煤地层首段（庚煤段），最上层为第一层灰岩，最下层为铝土质泥岩，与寒武系白云质灰岩平行不整合接触。

组由生物碎屑、灰岩、泥岩、泥质砂岩和煤组成，含煤6～9层，常见7层，其中庚
20
煤层为本区可采煤层。

地层中含有丰富的海洋动物化石，属浅海
和潮坪沉积，地层厚度为36.5～109.90m，平均厚度70.50m，根据岩性特征自下而上分为四段，即底部铝土质泥岩段、下部灰岩段、中部砂质泥岩段和上部灰岩段。

1、底部铝土泥岩段：厚0.5～12m，平均4.97m，由浅灰色、乳白色铝土质泥岩组成，有硫铁矿结核，层位稳定，是确定寒武系与石炭系的良好标志层（K1）。

2、下部灰岩段：厚度12.03～18.26m，平均14.78m，由L
5～L
7
三层灰岩及
泥砂岩和煤组成，灰岩为浅灰和深灰色，含大量生物碎屑，含煤4～5层，其中
庚
20煤沉积稳定，为全区可采煤层。

庚
20
直接顶为L
5
灰岩，含有燧石结核，厚
度变化不大，是区良好的标志层（K
2
），灰岩中含有丰富的动物化石，主要有长似纺锤蜒、阿尔卑皱壁蜒、希瓦格蜒未定种，简单麦粒蜒等。

3、中部砂质泥岩段：厚度14.25～46.04m，平均27.7m，由灰～深灰色泥
岩、泥质粉砂岩、细砂岩、灰岩和薄煤组成，含灰岩两层（L
3～L
4
），透镜状，
薄煤不稳定，泥岩中植物化石丰富，最明显的是猫眼鳞木。

4、上部灰岩段：厚6.4～33m，平均18. 0m，由L
1、L
2
灰岩、泥岩、砂质
泥岩组成，L
1为泥灰岩，L
2
灰岩为深灰色，含丰富的方解石脉，常见化石为蜒
类和足类。

（二）二叠系下统组
本组在含煤地层中为第二个含煤段，总厚度56～132m，平均厚度91m，与下伏组地层成整合接触，本组地层由灰～深灰色泥岩、砂质泥岩、细砂岩和煤
组成，含煤4～6层，其中己
15、己
16-17
煤层为全区可采煤层，底部为细砂岩，
俗称老君堂砂岩，厚度一般在3.0m左右，有时变相为砂质泥岩或泥岩，该层为
本区辅助标志层，中部的大占砂岩为己
15
煤层老顶，区较稳定，厚度2.8～17m，一般在6.0m左右，大占砂岩为细中粒长石砂岩，层面富含白云母碎片，具大型
板状交错层理，为本区的良好标志层（K
4
），上部由泥岩、细砂岩、砂质泥岩交互组成，厚度56～109m，顶部泥岩含褐紫色、浅绿色斑块，俗称小紫斑泥岩，也可作区辅助标志层。

根据丰富的动植物化石和其它沉积特征，本组为三角洲平原至潮坪沉积。

（三）二叠系下统下石盒子组
本组含煤三段，分别是第三煤段（戊组煤）、第四煤段（丁组煤）、第五煤段（丙煤）。

1、三煤段（戊组煤）：厚约110.84～176.41m，含煤5～9层，其中戊
8
、
戊
9-10煤层为全区可采煤层，戊
9
与戊
10
煤层有分叉合并现象。

该段底部为中、粗粒岩屑石英砂岩，常见有泥质包裹体，泥砾厚度3～
39.19m，平均厚度9.45m，具大型斜层理和平行层理。

该层砂岩俗称砂锅窑砂岩，为区域标志层（K
5
），是划分组和下石盒子组的区域性标志，其上为大紫
斑泥岩（K
6
），大紫斑泥岩厚度大，一般在12m左右，呈紫红色，局部为灰绿
色，是区域良好标志层，K
5距戊
9-10
煤层一般93m，距己
16-17
煤层一般70m左右，
本段富含动植物化石主要有舌形贝定种、剑瓣轮叶、中国瓣轮叶、栉羊齿、中国始铁等。

2、四煤段（丁组煤）
四煤段厚度58.9～129.22m，平均83.65m，本段由灰色泥岩、泥质粉砂岩、细中粒砂岩和煤组成，含煤4～7层，其中丁
5-6
煤层为全区可采煤层，层位稳定，平均厚度3.7m。

底部砂岩俗称四底砂岩（K
7
），层位稳定，平均厚度3.94m，是划分三、四
煤段的标志层，K
7距丁
5-6
煤层一般40m左右。

此段植物化石丰富，主要含植物叶片化石。

3、五煤段（丙煤段）
本段为深灰色砂质泥岩、泥岩、泥质粉砂岩、灰色细～中粒长石石英砂及煤层，局部含紫斑泥岩，含煤3～5层，其中丙3煤层为局部可采煤层。

底部为中细粒石英砂岩，灰黑色～灰白色，成分以石英长石为主，含少量暗色矿物质和白云母片，钙质胶结，砂岩底部含豆状泥质包体，具小型板状交错层理，厚度1～28m，平均7.59m，层位稳定，是四、五煤段的分界砂岩，俗称五底砂岩
（K
8
），主要动植物化石有舌形贝未定种、猫眼鳞木、连座单网羊齿、分瓣单羊齿、朝鲜羽羊齿等。

2.2.3 煤层
己组煤层赋存于二叠系组，该组发育煤层4～6层，其中己
15、己
16
、己
17
煤层为可采煤层，己
16、己
17
煤大部分地段合层，局部分层。

1、己
15
煤层
己
15煤层位于组下部，上距沙锅窑砂岩（K
5
）39.04～81.27m，平均59.95m，
距戊
9-10
煤层121.88～197.42m，平均156.97m，局部发育炭质泥岩伪顶，厚度
0.3m左右，直接顶为砂质泥岩，厚度1.5～4.2m，老顶为细砂岩（K
4
），厚度
2.8～17m，一般在6.0m左右，在-850m底板等高线以北，大部分地段己
15
煤层
直接顶为细砂岩（K
4
），且不发育伪顶，底板为泥岩或砂质泥岩，局部夹细砂
岩，距下伏己
16-17煤层0.9～13m，一般在9.0m左右，己
15
煤层为块状、片状，
煤厚0.56～4.5m，平均厚度1.4m，采区中上部48线以西大面积不可采，48～
47线己
15煤层厚度1.3m左右，中下部己
15
煤层厚，一般煤厚1.7m，煤层倾角9°～
12°。

2、己
16-17
煤层
己
16-17煤层距L
1
灰岩3.15～17m，L
1
灰岩一般厚度在7.0m左右，其中49-18
孔揭露己
16-17煤层直接与L
2
灰岩接触，上距己
15
煤层0.9～13m，一般在9m左右，
伪顶为炭质泥岩，直接顶为泥岩或砂质泥岩，直接底板为泥岩或砂质泥岩，厚度1.2～12m，一般在2.0m左右，老底为细砂岩，俗称老君堂砂岩，一般厚度在3.0m左右。

己
16-17
煤层呈块状、片状、粉末状，厚度1.51～9.0m，平均煤厚4.0m，含夹矸0～3层，大部分地段为一层夹矸，厚度一般在0.40m左右，局部夹矸较厚，
48-20孔、47-20孔揭露夹矸分别为2.7m、2.9m，造成己
16与己
17
分层；47-17、
47-19、48-19孔揭露己
17
底部由1～2层薄层夹矸和薄煤组，虽然结构复杂，但对实际生产没有影响。

本区大部分地段己
16与己
17
合层，煤层总厚度绝大部分在5.0m左右。

区有
两个钻孔揭露特别，一个是50′-15孔，己
16-17
煤层厚度9m，一个是49-16孔，
己
16-17煤厚1.51m。

总之，己
16-17
煤层属较稳定煤层，全区可采。

2.2.4 煤质
1、己
15
煤层
物理性质：己
15
煤层呈厚层状,具条带状结构，破坏后呈块状、粒状，煤质较硬，煤岩类型以半亮型煤、亮煤为主，煤的容重为1.4t/m3，单向抗拉强度Rt=44N/cm2，坚固性系数F=0.56，普氏硬度f=1～2，单向抗压强度Rc=915N/cm2。

化学性质：在水分（Mad）0.75%，灰分（Ad）17.15%，硫分(Sfd) 0.5%，挥发分（Vdaf）28%，含油率（Td）8.37%，发热量29.07MJ/kg。

2、己
16-17
煤层
物理性质：
16呈块状、粒状，己
17
呈片状、粉末状，容重为1.4t/m3，己
16-17
煤层的各种物理参数与己
15相近，己
17
煤层的单向抗拉强度Rt=30N/cm2，坚固
性系数F=0.53，普氏硬度f=1，单向抗压强度Rc=793N/cm2。

化学性质：在水分（Mad）：0.7%，灰分（Ad）：15.02%，硫分(Sfd)：0.35%，挥发分（Vdaf）：28.86%，含油率（Td）：5.93%，发热量29.07MJ/kg。

见表2-2、表2-3。

表2-2 五矿己15煤层煤质化验成果表
采样点
原煤胶质层
胶结
指数
煤种Mad
%
Ad
%
Vdaf
%
CRc
1-8
Std
%
Qgrad
MJ/Kg
X Y
46-22 0.4 13.47 32.33 7 0.47 30.47 35.0 17.0 80 1/3JM 45-14 0.84 15.50 26.16 5 0.93 29.37 35.5 18.0 81 1/3JM 46-21 1.80 36.57 33.04 4 0.29 20.28 1/3JM 48-20 0.92 26.71 30.16 5 0.34 25.08 1/3JM 50-15 0.70 19.57 32.13 7 0.58 28.52 81 1/3JM
表2-3 五矿己16-17煤层煤质化验成果表
采样点
原煤胶质层
胶结
指数
煤种Mad
%
Ad
%
Vdaf
%
CRc
1-8
Std
%
Qgrad
MJ/Kg
X Y
49-14 0.68 14.63 30.48 7 0.38 35.22 30.0 28.0 93 肥煤49-15 0.84 26.67 29.57 6 0.36 25.58 21.0 22.5 95 1/3JM 49-16 1.80 19.06 28.55 6 0.28 27.86 63 瘦煤48-22 0.92 29.3 29.8 7 0.32 29.84
50-15 0.70 14.65 27.96 3 0.32 23.03 38.0 12.5 77 焦煤49-16 0.78 28.14 30.07 7 0.42 25.07 16.0 7.5 95 肥煤
2.2.5 水文地质
（一）地表水系及气象
采区地表水系不发育，在采区北部有汝河、外滩水库，南部有湛河、白龟山水库、北干渠等大的地表水系，但距采区较远，与矿坑涌水无明显联系。

在
采区西南，有龙门口水库，此水库紧邻己四采区，但由于锅底山断层阻隔，加
上南部地表第四系覆盖层隔水层较厚，对己四采区水文条件无影响。

地表冲沟较发育，由于地表季节性径流条件较好，不利于大气降水汇集和渗透，五矿、六矿采区生产表明，大气降水对矿坑充水无明显影响。

（二）采区边界条件
己四采区位于诸庙背斜西翼，己
16-17
煤层底板呈东高西低，采区南部、西部由锅底山断层及分支阻断了来自南部及西南部区域的地下水补给，北部可视为隔水边界，己四采区上部的东边与本矿三采区相邻，目前，己三采区顶板砂岩水已基本排完，因此，本采区形成了一个半封闭的水文地质块段，与区域地下水联系较弱，垂向上有多层厚度较大的隔水层相阻隔，在生产过程中，地下水消耗以净储量为主。

（三）采区主要含水层及隔水层
1、主要含水层
己组煤层的直接充水含水层为己组煤层顶板砂岩含水层和底板L
2
灰岩含水
层。

间接充水含水层为L
7
灰岩含水层及寒武系白云质灰岩含水层，其它含水层对煤矿生产影响较小。

2、主要隔水层
己组煤底板隔水层由砂岩含水层之间的泥岩及砂质泥岩组成，在没有断裂的情况下，在垂向上使得顶板砂岩含水层之间缺乏水力联系。

己组煤层底板隔水层为己组煤层底板厚约10m左右的砂质泥岩、泥岩隔水
层和L
2～L
5
之间的砂质泥岩段隔水层，前者一般可阻断L
2
灰岩水直接进入矿坑，
后者一般可阻断L
2与L
7
灰岩水之间的水力联系，组底部的铝土质泥岩厚度稳定，
可阻断寒武系灰岩水。

（四）采区主要充水水源及特征
1、己组煤层顶板砂岩水
己组煤层顶板砂岩含水层主要有大占砂岩含水层及其上部砂岩含水层，大
占砂岩为己
15
煤层老顶，厚度2.8～17m，平均厚度在6.0m左右，层位稳定，
大部分地段与己
15
煤层直接接触，其上部普遍发育的细～中粒长石石英砂岩，厚度大于50m，中间有泥岩及砂质泥岩相隔，从五矿己三采区开采的情况来看，己组煤顶板砂岩水以孔隙水的方式存在，如47-8、47-7孔附近己组煤层顶板破碎，大占砂岩近直立，这些复杂地段为砂岩富水区，对掘进回采影响较大。

顶板砂岩含水层之间在正常情况下水力联系较弱，经实际生产证明，同层砂岩水在倾向上受重力作用，渗透能力较强，渗透系数最大可达K=0.12m/d，
顶板砂岩水水质类型为HCO
3
-Na，经测试，PH值试纸呈浅绿色，PH值为8.2，呈弱碱性。

虽然在垂向上水力联系较弱，但采面回采顶板垮落后，使上部岩层产生裂隙，根据经验公式，裂隙带高度最大可达80m高，煤层开采加大顶板砂岩含水层之间的水力联系，使采面涌水增大，预计己四采区在掘进时，山庄复式褶皱附近涌水量为5～15m3/h，其它地段，顶板砂岩水局部有滴淋现象，回采时，采面正常涌水量为20m3/h，最大可达50m3/h。

总之，己四采区顶板砂岩水与其它含水层联系较差，矿坑充水以消耗净储量为主，易于疏干。

2、组灰岩水
石炭系组平行不整合于寒武系地层之上，由灰岩、细砂岩、泥岩、砂质泥
岩组成，含灰岩6～7层，自上而下编号为L
1～L
7
，灰岩总厚度12.86～34.9m，
平均28.05m，分上部灰岩段（L
2～L
3
为主）和下部灰岩段（L
5
～L
7
为主）两个含
水层，中间主要以砂质泥岩相间隔，组灰岩水以岩溶裂隙水的方式存在，地下水类型为岩溶裂隙承压水，岩溶裂隙发育程度较低，向深部逐渐减弱，己四采区仅47-17孔见钻探冲洗液漏失，消耗量为0.96m3/h，从已经回采的己三采区看，石炭系灰岩岩溶裂隙主要发育在L
2
灰岩中，发育程度弱，规模小，岩溶裂隙之间水力联系差，矿坑充水以消耗净储量为主。

组灰岩水水质类型为HCO
3-CaMg及HCO
3
-CaNa，富含H
2
S气体，具有强烈刺
激气味，水温43°C～45°C，PH试纸呈浅黄色，PH值为6～7，呈中性偏弱酸。

（五）己四采区地下水联系情况及含水层的赋水性
五矿锅底山断层以北采区为半封闭的水文单元，受大气降雨、地表水系及己组煤段以上含水层的影响较小，对生产的实际影响主要来自于己组煤段砂岩水及底板灰岩水，而且上述充水水源以净储量为主。

己组煤顶板砂岩水在没有开采情况下，由于各含水层之间有隔水层存在，各含水层之间水力联系较差，开采后采空区上方产生断裂，裂隙带高度最大可达80m，基本能贯穿己组顶板砂岩含水层，采空区上方砂岩水通过裂隙导入采空区，另外，采空区上部阶段顶板砂岩水在重力作用下，沿岩层倾斜方向渗入采空区，对采空区上部阶段砂岩水起排泄作用，如己
17
-23140先回采后，上部
采面己
17-23120、己
17
-23080在回采过程中基本没有进行排水。

己
17
煤层直接底板小裂隙发育，在下部阶段采空区有排泄空间的情况下，上部阶段采空区可以通过底板裂隙及煤岩交接面渗透到下部采空区，己三采区生产证明，上部老空水可以在2～3年全部泄完，在己三采区生产过程中，还发现四次底板灰岩水通过底板裂隙导入巷道或采面，但渗入量很小，一般1～
2m3/h，而且随机消失。

从宏观上看，己四采区位于矿区灰岩地下水的滞留带，目前，锅底山断层以南灰岩水位+56m，以北灰岩水位-238m，证明锅底山断层有效阻隔了西部及南部的地下水补给，地下水运动条件差，灰岩岩溶发育程度弱，灰岩含水层赋水性差，以净储量为主，易于疏干，而且还受东部二矿灰岩地下水降落漏斗和本矿己三采区开采影响，灰岩水位近几年迅速下降，从94年至今，灰岩水已下降74m。

综上所述，己四采区地下水补给条件差，含水层之间缺乏水力联系，地下水以消耗净储量为主。

（六）涌水量计算。